第八章：磁共振成像设备

1、磁共振成像设备GEGE公司公司3 3.0.0T T超导磁体超导磁体0.35T 0.2T 0.7T永磁体永磁体常见常见MRMR机机0.5T1.5T1.0T3.0T磁磁1. 以射频脉冲作为成像的能量源以射频脉冲作为成像的能量源 不使用电离辐射(X线)，对人体安全、无创；2.具有较高的组织对比度和分辩力具有较高的组织对比度和分辩力 能清楚地显示脑灰质、脑白质、肌肉、肌健、脂肪等软组织以及软骨结构，解剖结构和病变形态显示清楚、 逼真；3. 多方位成像多方位成像 能对被检查部位进行轴、冠、矢状位以及任何倾斜方位的层面成像，且不必变动病人体位，便于再现体内解剖结构和病变的空间位置和相互关系； 4. 多参数

2、成像、多序列成像多参数成像、多序列成像 通过分别获取T1加权加权像像(T1 weighted image，TlWI)；T2加权像加权像(T2 weighted image，T2WI)、质子密度加权像、质子密度加权像(proton density weighted ， PDWI)以及T2*WI、重T1WI、重T2WI，在影像上取得组织之间、组织与病变之间在T1、T2、T2*和PD上的信号对比，对显示解剖结构和病变敏感；5. 能进行形态学研究、进行功能、组织化学和生物化学方面的研究。可以对脑脊液和血液的流动作定量分析，提供一组有关流动的非形态学信息。 特别适合于中枢神经系统、头颈部、肌肉关节系统以

3、及心脏大血管系统的检查，也适于纵隔、腹腔、盆腔实质器官及乳腺的检查。中枢神经系统，MRI已成为颅颈交界区、颅底、后颅窝及椎管内病变的最佳检查方式。对于脑瘤、脑血管病、感染疾病、脑变性疾病和脑白质病、颅脑先天发育异常等均具有极高的敏感性，在发现病变方面优于CT；对于脊髓病变如肿瘤、脱髓鞘疾病、脊髓空洞症、外伤、先天畸形等，为首选方法。头颈部，MRI的应用大大改善了眼、鼻窦、鼻咽腔以及颈部软组织病变的检出、定位、定量与定性。磁共振血管成像磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)技术对显示头颈部血管狭窄、闭塞、畸形以及颅内动脉具有重要价值。在肌肉关节系统

4、，已成为肌肉、肌腱、韧带、软骨病变影像检查的主要手段之一。电影MRI技术还可进行关节功能检查。 心血管系统，使用心电门控和呼吸门控技术可对大血管病变如主动脉瘤、主动脉夹层、大动脉炎、肺动脉塞以及大血管发育等进行诊断，也用于诊断心肌、心包、心腔等病变。纵隔、腹腔、盆腔，MRI的流动效应，能在静脉不注射对比剂情况下，直接对纵隔内、肺门区以及大血管周围实质性肿块与血管做出鉴别。对纵隔肿块、腹腔及盆腔器官，如肝、胰、脾、肾、肾上腺、前列腺病变发现、诊断与鉴别诊断具有价值。MRI软组织极佳的分辨率，成为诊断乳腺病变有价值的方法。(二二) 主主 要要 用用 途途MRI检查技术分为影像显示影像显示和生化代谢

5、分析生化代谢分析 影像显示技术主要由脉冲序列、流动现象的补偿技术、伪影补偿技术和一系列特殊成像技术组成。主要的特殊成像技术：主要的特殊成像技术：1.磁共振血管成像 (magnetic resonance angiography，MRA)2. 磁共振水成像 (magnetic resonance hydrography)3. 磁共振脑功能成像 (functional magnetic resonance，fMRI)4. 化学位移成像(chemical shift imaging) 5.生化代谢分析技术：磁共振波谱分析生化代谢分析技术：磁共振波谱分析(magnetic resonance spec

6、troscopy，MRS)，用于提供组织化学成分的数据信息。空间分辩力较低； 对带有心脏起搏器或体内带有铁磁性物质的病人不能进行检查；危重症病人不能进行检查；对钙化的显示远不如CT，难以对病理性钙化为特征的病变作诊断；常规扫描信号采集时间较长，使胸、腹检查受到限制；对质子密度低的结构，如肺、皮质骨显示不佳；设备昂贵。原子核自旋，有角动量。由于核带电荷，它们的自旋就产生磁矩。当原子核置于静磁场中，本来是随机取向的双极磁体受磁场力的作用，与磁场作同一取向。以质子即氢的主要同位素为例，它只能有两种基本状态：取向“平行”和“反向平行”，他们分别对应于低能和高能状态。精确分析证明，自旋并不完全与磁场趋向

7、一致，而是倾斜一个角度。这样，双极磁体开始环绕磁场进动。进动的频率取决于磁场强度。也与原子核类型有关。它们之间的关系满足拉莫尔关系：0=B0，即进动角频率0是磁场强度B0与磁旋比的积。是每种核素的一个基本物理常数。氢的主要同位素，质子，在人体中丰度大，而且它的磁矩便于检测，因此最适宇从它得到核磁共振图像。从宏观上看，作进动的磁矩集合中，相位是随机的。它们的合成取向就形成宏观磁化，以磁矩M表示。就是这个宏观磁矩在接收线圈中产生核磁共振信号。在大量氢核中，约有一半略多一点处于低等状态。可以证明，处于两种基本能量状态核子之间存在动态平衡，平衡状态由磁场和温度决定。当从较低能量状态向较高能量状态跃迁的

8、核子数等于从较高能量状态到较低能量状态的核子数时，就达到“热平衡”。如果向磁矩施加符合拉莫尔频率的射频能量，而这个能量等于较高和较低两种基本能量状态间磁场能量的差值，就能使磁矩从能量较低的“平行”状态跳到能量较高“反向平行”状态，就发生共振。由于向磁矩施加拉莫频率的能量能使磁矩发生共振，那么使用一个振幅为B1，而且与作进动的自旋同步（共振）的射频场，当射频磁场B1的作用方向与主磁场B0垂直，可使磁化向量M偏离静止位置作螺旋运动，或称章动，即经射频场的力迫使宏观磁化向量环绕它作进动。如果各持续时间能使宏观磁化向量旋转90角，他就落在与静磁场垂直的平面内。可产生横向磁化向量Mxy。如果在这横向平面

9、内放置一个接收线圈，该线圈就能切割磁力线产生感生电压。当射频磁场B1撤除后，宏观磁化向量经受静磁场作用，就环绕它进动，称为“自由进动”。因进动的频率是拉莫尔频率，所感生的电压也具有相同频率。由于横向磁化向量是不恒定，它以特征时间常数衰减至零为此，它感生的电压幅度也随时间衰减，表现为阻尼振荡，这种信号就称为自由感应衰减信号(FID, Free Induction Decay)。信号的初始幅度与横向磁化成正比，而横向磁化与特定体元的组织中受激励的核子数目成正比，于是，在磁共振图像中可辨别氢原子密度的差异。因为拉莫尔频率与磁场强度成比例，如果磁场沿X轴成梯度改变，得到的共振频率也显然与体元在X轴的位

10、置有关。而要得到同时投影在二个坐标轴X-Y上的信号，可以先加上梯度磁场GX，收集和变换得到的信号，再用磁场GY代替GX，重复这一过程。在实际情况下，信号是从大量空间位置点收集的，信号由许多频率复合组成。利用数学分析方法，如富里叶变换，就不但能求出各个共振频率，即相应的空间位置，还能求出相应的信号振幅，而信号振幅与特定空间位置的自旋密度成比例。所有核磁共振成像方法都以这原理为基础。一、基本知识回顾1.原子核的自旋、磁矩和进动一群自旋着的质子，显示每个核内周边的电荷形成一个环形电流。这些环形电流的方向是杂乱无章的，这是自然状态下的自旋核质子群。每一个环形电流周围将产生电磁效应，就是磁场。一个环形电

11、流就好似一个小磁棒。理论上任何原子核所含质子或中子的为奇数时，具有磁性。原子核自旋2.产生磁共振的原子核产生磁共振的原子核只有奇数质子或奇数中子数的原子核产生的只有奇数质子或奇数中子数的原子核产生的自旋磁矩自旋磁矩 泡利不相容原理：泡利不相容原理： 原子核内成对质子或中子的自旋相互抵原子核内成对质子或中子的自旋相互抵消消 在主磁场中，在主磁场中， 1 1H H 原子核在绕自身原子核在绕自身轴旋转时，又沿主磁场方向做圆周运动，将质子轴旋转时，又沿主磁场方向做圆周运动，将质子磁矩的这种运动称为进动或旋进。磁矩的这种运动称为进动或旋进。 宏观磁矩也做进动，其频率宏观磁矩也做进动，其频率 ，可用，可用

12、LarmorLarmor公式表示：公式表示： B B0 0 为主磁场强度，为主磁场强度，r r 为为磁旋比磁旋比 42.542.5兆赫兆赫/T/T共振共振进动频率进动频率（二）氢原子磁矩进动学说1.质子带正电荷，具有自旋性（就像旋转中的质子带正电荷，具有自旋性（就像旋转中的地球），并有自己的磁场，自然状态下，各地球），并有自己的磁场，自然状态下，各个质子的磁场方向（自旋轴方向）处于杂乱个质子的磁场方向（自旋轴方向）处于杂乱无章的排列状态，宏观磁矩无章的排列状态，宏观磁矩M=0M=0。磁共振现象：分子、原子或原子核能级在外磁场中劈裂后，当外界电磁场（电磁波）的频率适当（光子能量适当）时，处于低能

13、态的分子、原子或原子核等吸收电磁波的能量跃迁至高能态，这种现象称为磁共振现象。无外加磁场时自旋的运动2.氢原子置于磁场的状态当质子进入强磁场，质子将重新排列，大多当质子进入强磁场，质子将重新排列，大多数质子（低能态）自旋轴方向平行于磁场方数质子（低能态）自旋轴方向平行于磁场方向，少数质子（高能态）反向，宏观磁矩为向，少数质子（高能态）反向，宏观磁矩为MzMz。磁场对自旋的量子化作用NS当质子进入强磁场，质子将重新排列，大多数质子当质子进入强磁场，质子将重新排列，大多数质子（低能态）自旋轴方向平行于磁场方向，少数质子（低能态）自旋轴方向平行于磁场方向，少数质子（高能态）反向，宏观磁矩为（高能态）

14、反向，宏观磁矩为MzMz。 共振共振宏观磁矩宏观磁矩由于Mxy=0，平衡态时M=Mz平衡态时在B0中的质子群： Mxy=0 M=Mz3.施加射频脉冲原子核自旋系统吸收相同频率的射频磁场原子核自旋系统吸收相同频率的射频磁场能量而从平衡态变为激发态能量而从平衡态变为激发态系统激发后特征：系统激发后特征： MZM0；MXY 0射频脉冲射频脉冲9090RFRF的特点：的特点：MxyMxy衰减快，信号难以采集衰减快，信号难以采集，自由感应衰减（，自由感应衰减（FIDFID）MxyMz共振共振180180RFRF的特点：的特点：1 1、MxyMxy重聚焦，信号得以采集，重聚焦，信号得以采集， 2 2、在、

15、在TE/2TE/2激发激发 3 3、MxyMxy的衰减，是由于质子失相位的衰减，是由于质子失相位MxyMz去相位去相位复相位复相位共振共振4.射频脉冲停止后射频脉冲符合频率，被激励的质子群发生共振，射频脉冲符合频率，被激励的质子群发生共振，宏观磁化矢量（宏观磁化矢量（M M）离开平衡状态，当脉冲停）离开平衡状态，当脉冲停止后，宏观磁化矢量又自发地回复平衡状态，止后，宏观磁化矢量又自发地回复平衡状态， 这个过程称为这个过程称为“核磁驰豫核磁驰豫”。令M偏转角达90的射频脉冲称为90射脉脉冲，也就是说90射频脉冲中止时，Mz=0，M=Mxy。Mxy不停的旋转，它的磁场方向随时间而变化，这是一种振荡

16、磁场，传播至附近一处固定的天线内即可产生感应电流。Mxy的振荡磁场就是组织发放出的磁共振信号，天线内感应生成的电流即为接受的信号。自自由感应衰减信号（由感应衰减信号（free induced decay, FID):射频脉冲停止后样品的射频辐射。（1）弛豫过程（relaxation process)：磁矩在射频场结束后，在主磁场的作用下，进行“自由旋转”，由于粒子之间的能量交换，所有磁矩将从不平衡态逐渐过渡到平衡态，这一过程称为弛豫过程。这一过程将发生相对独立的纵向弛豫和横向弛豫。下面以90度脉冲后弛豫过程加以说明。弛豫弛豫 原子核系统从受激的不平衡态向原子核系统从受激的不平衡态向 平衡态恢复

17、的过程平衡态恢复的过程 包括两方面包括两方面: 纵向磁化分量纵向磁化分量MZ的恢复的恢复 横向磁化分量横向磁化分量 MXY的衰减的衰减MzT1T1（纵向弛豫时间）：（纵向弛豫时间）：9090脉冲停止后，脉冲停止后，MzMz达到其最终平达到其最终平衡状态衡状态63%63%的时间。的时间。T2T2（横向弛豫时间）：（横向弛豫时间）： 9090脉冲停止后，脉冲停止后，MxyMxy衰减到原来值衰减到原来值的的37%37%的时间。的时间。MxyMz T1 63 T2 37 核磁弛豫核磁弛豫Mz，MxyMXY 共振共振 磁化强度矢量的弛豫过程磁化强度矢量的弛豫过程a.横向弛豫：在垂直于主磁场的横向磁化矢量

18、由初始值逐渐复零的过程。满足下式，T2称为横向弛豫时间，经过T2，Mxy减少63%。由于磁矩之间的相互作用，各磁矩的旋进速度不一样，从而使基本一致的取向逐渐消失，变为在横向杂乱无章的排列，从而使横向磁化矢量减小至最后为零。又称自旋自旋弛豫。主要反应样品磁环境的不均匀性。2/maxTtxyxyeMMb.纵向弛豫：和主磁场方向平行的磁化矢量由零逐渐恢复最大值的过程。满足下式，T1称为纵向弛豫时间，经过T1，Mz恢复63%。这是由于热辐射的存在，从低能态跃迁至高能态的磁矩逐渐跃迁至低能态，恢复平衡态。这一驰豫过程常又称热弛豫或自旋晶格弛豫。主要反映局部的能量交换信息 。)1 (1/0TtzeMM一般

19、说来，纵向弛豫时间远大于横向弛豫时间。而且，不同的组织与器官的弛豫时间显著不同，从而对软组织及器官有特殊的分辨能力。在主磁场为0.42T时，人体组织T1103ms，T2102ms。纵向磁化对比（组织对比）纵向磁化对比（组织对比） 各种组织在纵向磁化完全恢复之前，各种组织在纵向磁化完全恢复之前，已恢复的纵向磁化内产生的不同组织已恢复的纵向磁化内产生的不同组织T1不同而形成纵向磁化不同的现象。不同而形成纵向磁化不同的现象。 不同组织的纵向弛豫时间常数不同组织的纵向弛豫时间常数 在在1.0T 磁场中不同组织的横向弛豫时间常数磁场中不同组织的横向弛豫时间常数T2*弛豫弛豫有效横向弛豫有效横向弛豫T2弛

20、豫效应弛豫效应由于磁场不均匀性所致由于磁场不均匀性所致横向弛豫效应横向弛豫效应T2*弛豫弛豫由由T2弛豫效应和弛豫效应和T2弛豫效应弛豫效应共同作用所产生的横向弛豫共同作用所产生的横向弛豫 1/ T2*=1/ T2+1/ T2 不同组织间的不同组织间的T1T1、T2T2值有差别，又相对值有差别，又相对固定，这是固定，这是MRMR的成像基础，用不同的灰的成像基础，用不同的灰度表示。度表示。 MRIMRI图像主要反映组织间的图像主要反映组织间的T1T1的差别，为的差别，为T1T1加权（加权（T1 weighted imaging, T1WI)T1 weighted imaging, T1WI)。

21、主要反映组织间的主要反映组织间的T2T2的差别，为的差别，为T2T2加权加权（T1 weighted imaging, T2WI)T1 weighted imaging, T2WI)。共振共振主要反映组织间的质子（氢核）密度的差别，为主要反映组织间的质子（氢核）密度的差别，为（ proton density weighted image proton density weighted image ，PDWIPDWI） T2T2* *加权又称磁敏感加权加权又称磁敏感加权 磁敏感对比磁敏感对比 MRIMRI常采集常采集T2T2* *产生产生T2T2* *加权图象，用于加权图象，用于发现具有磁化率不

22、同的病灶发现具有磁化率不同的病灶n短T1组织吸收能量多显示强信号，长T1组织因饱和不能吸收太多能量，表现低信号n组织间信号强度的变化使图像的T1对比度得到增强n由于信号检测总是在横向进行，采用短TE可最大限度削减由于T2弛豫造成的横向信号损失，排除了T2的作用。T T1 1加权像（短加权像（短TETE、短、短TRTR） 在在SE序列中，序列中，T1加权成像时要选择较短的加权成像时要选择较短的TR和和TE值，一般值，一般TR为为500ms左右，左右，TE为为20ms左左右，能获得较好的右，能获得较好的T1加权图像。加权图像。n参数设置（SE）：短TR （TRT1），提高T1W；短TE （TETT

23、RT1 1）长长TE TE （TETTETTRT1 1）；短）；短TE (TETTE (TET2 2) )质子密度反映单位组织中质子含量的多少。质子密度反映单位组织中质子含量的多少。在在SE序列中，一般采用较序列中，一般采用较长长TR和较和较短短TE时时可获得质子密度加权图像，一般可获得质子密度加权图像，一般TR为为2 500ms左右，左右，TE为为20ms左右时，左右时，SE序列成序列成像可获得较好的质子密度加权图像。像可获得较好的质子密度加权图像。脉脉冲序列冲序列 饱饱和脉冲序列和脉冲序列 在一系列等间距900激励脉冲组成的脉冲序列中，选用很长的TR（第一个900激励脉冲作用后，组织的纵向

24、磁化强度矢量M0有足够的时间恢复）和最小的TE，这样的脉冲序列称为饱各脉冲序列。 这一脉冲序列在实际中没有应用。 三、脉冲序列三、脉冲序列 自自旋回波脉冲序列旋回波脉冲序列 SE是获得质子密度加权成像的最好方法。梯梯度回波脉冲序列度回波脉冲序列（不常用于获得质子密度加权图像）（不常用于获得质子密度加权图像） 优点：信噪比和效率都相当好 缺点：很难除去T2*对比及化学位移的影响。质子密度加权脉冲序列的对照质子密度加权脉冲序列的对照 脉冲序列 质子密度对比信噪比去伪影自旋回波良优优快速自旋回波良优良梯度回波良优良无论何种加权像，均会包含一定的质子密度、T1 和T2对比度。因为无论TR和TE如何取值

25、，纵向磁化MZ总是受质子密度的影响；在可供测量的信号出现之前，一定程度的弛豫已经发生；通过序列参数的选择，总能使图像的某种对比度得以突出，同时使其它对比度的影响大大降低。说明说明序列参数的优化序列参数的优化一.序列参数分类n初级参数 TR、 TE、 TI、 等n导出参数 图像对比度、空间分辨率、SNR、 成象时间二二. .参数优化内容参数优化内容1.对比度的影响参数及优化n影响参数TR、TE、TI、2.空间分辨率的影响参数及优化3.信噪比的影响参数及优化（三）梯度磁场与定位梯度场与层面厚度的关系梯度场与层面厚度的关系磁体系统是磁共振成像系统最重要、成本磁体系统是磁共振成像系统最重要、成本最高的

26、部件，是磁共振系统中最强大的磁最高的部件，是磁共振系统中最强大的磁场，平时我们评论磁共振设备的大小就是场，平时我们评论磁共振设备的大小就是指指静磁场的场强数值静磁场的场强数值，单位用，单位用特斯拉特斯拉（TeslaTesla，简称，简称T,T,垂直于磁场方向的垂直于磁场方向的1 1米长的导线，通过米长的导线，通过1 1安培安培的电流，受到磁场的作用力为的电流，受到磁场的作用力为1 1牛顿时，通电导线所在处的磁感应强度就是牛顿时，通电导线所在处的磁感应强度就是1 1特斯拉特斯拉。）或。）或高斯高斯（GaussGauss）表示，）表示，1T=11T=1万高万高斯。斯。临床上磁共振成像要求磁场强度在

27、临床上磁共振成像要求磁场强度在0.050.053T3T范围内。一般将范围内。一般将0.3T0.3T称为低场，称为低场，0.3T0.3T1.0T1.0T称为中场，称为中场，1.0T1.0T称为高场。称为高场。磁场强度越高，信噪比越高，图像质量越磁场强度越高，信噪比越高，图像质量越好。但磁场强度过高也带来一些不利的因好。但磁场强度过高也带来一些不利的因素。素。为了获得不同场强的磁体，生产厂商制造为了获得不同场强的磁体，生产厂商制造出了不同类型的磁体，出了不同类型的磁体，常见的磁体常见的磁体有有永久永久磁体磁体、常导磁体常导磁体和和超导磁体超导磁体。 一、主磁体的性能指标（1 1）磁场强度）磁场强度

28、 磁共振设备磁场强度的大小就是指静磁场的场磁共振设备磁场强度的大小就是指静磁场的场强数值大小，单位用特斯拉（强数值大小，单位用特斯拉（TeslaTesla，简称，简称T T）或高）或高斯（斯（GaussGauss）来表示，）来表示，1T=11T=1万高斯。万高斯。（2 2）磁场均匀度）磁场均匀度 所谓磁场均匀度是指在特定容积（常取球形空所谓磁场均匀度是指在特定容积（常取球形空间）限度内磁场的同一性程度，即穿过单位面积的间）限度内磁场的同一性程度，即穿过单位面积的磁感应线是否相同。磁感应线是否相同。（3）磁场稳定度 磁场的稳定度分磁场的稳定度分时间稳定度时间稳定度和和热稳定度热稳定度两种。两种。

29、 时间稳定度时间稳定度是指磁场随时间而变化的程度。磁场随是指磁场随时间而变化的程度。磁场随时间变化会产生相位差，导致图像伪影。时间变化会产生相位差，导致图像伪影。 热稳定度热稳定度是指磁场值随环境温度变化而漂移的程度。是指磁场值随环境温度变化而漂移的程度。永磁体和常导磁体的热稳定度较差，超导磁体的时间永磁体和常导磁体的热稳定度较差，超导磁体的时间稳定度和热稳定度都能满足要求。稳定度和热稳定度都能满足要求。（4 4）有效孔径）有效孔径 有效孔径是指梯度线圈、匀场线圈、射频体线有效孔径是指梯度线圈、匀场线圈、射频体线圈和内护板等部件均安装完毕后所得到的空间）。圈和内护板等部件均安装完毕后所得到的空

30、间）。全身全身MRIMRI设备，磁体有效孔径须足以容纳人体为宜，设备，磁体有效孔径须足以容纳人体为宜，一般来说，内径应大于一般来说，内径应大于6565厘米。孔径较小可使病人厘米。孔径较小可使病人产生幽闭恐惧感。产生幽闭恐惧感。 开放式磁体使病人躺在半敞开的检查床上，不开放式磁体使病人躺在半敞开的检查床上，不会产生幽闭恐惧感，并能开展磁共振介入治疗项目。会产生幽闭恐惧感，并能开展磁共振介入治疗项目。（5 5）磁场的逸散度）磁场的逸散度 强大的主磁体周围形成的逸散磁场，其逸强大的主磁体周围形成的逸散磁场，其逸散程度称为逸散度。它的危害是对附近的铁散程度称为逸散度。它的危害是对附近的铁磁性物体产生很

31、强的吸引力，对人体健康、磁性物体产生很强的吸引力，对人体健康、医疗仪器设备受到不同程度的损害、干扰和医疗仪器设备受到不同程度的损害、干扰和破坏。逸散程度的措施是对磁体采取各种有破坏。逸散程度的措施是对磁体采取各种有效的屏蔽。效的屏蔽。二、主磁体的种类与特点（1）永久磁体 永久磁体是由永久磁铁（如铁氧体或铷铁）的磁砖拼砌而成。它的结构主要有两种，即环型和轭型。 优点：造价低，场强可以达到0.3T，能产生优质图像，需要功率极小，维护费用低，可装在一个相对小的房间里。 缺点：磁场强度较低，磁场的均匀度和强度欠稳定，易受外界因素的影响（尤其是温度），不能满足临床波谱研究的需要。 （2）超导磁体 荷兰科

32、学家昂尼斯（Kamerlingh Onnes） 在1911年首先发现某些物质的电阻在超低温下急剧下降为零的超导性质，电阻的突然消失意味着物质已转变为某种新的状态，这些物质称为超导体。科学家昂尼斯获得了1913年诺贝尔物理学奖。 优点：场强高，稳定性和均匀度好，因此可开发更多的临床应用功能。 缺点：技术复杂和成本高。 （3 3）常导磁体常导磁体 常导磁体是根据电流产生磁场的原理设计的。常导磁体是根据电流产生磁场的原理设计的。当电流通过圆形线当电流通过圆形线圈时，在导线的周围会产生磁场圈时，在导线的周围会产生磁场。常导磁体的线圈是由高导电性的金。常导磁体的线圈是由高导电性的金属导线或薄片绕制而成。

33、它的结构主要由各种线圈组成。属导线或薄片绕制而成。它的结构主要由各种线圈组成。 优点：优点：造价较低，不用时可以停电，在造价较低，不用时可以停电，在0.2T0.2T以下可以获得较好的临以下可以获得较好的临床图像。床图像。 缺点：缺点：磁场的不稳定性因素主要是受供电电源电压波动的影响，均磁场的不稳定性因素主要是受供电电源电压波动的影响，均匀度差。另外易受环境因素（如温度、线圈绕组的位置或尺寸）的影匀度差。另外易受环境因素（如温度、线圈绕组的位置或尺寸）的影响响. .三、主磁体的匀场措施1.有源匀场（主动调整）利用匀场线圈调整磁场强度2.无源匀场（被动调整）利用铁片产生附加磁场调整梯度磁场简称梯度

34、场，梯度是指磁场强度按其磁场的位置（距离）的变化而改变，它的产生是由梯度线圈完成的，一般在主磁体空间沿着X、Y、Z三个方向放置。梯度线圈有三组即GX、GY、GZ，叠加在静磁场的磁体内，当线圈通电时可在静磁场中形成梯度改变。一、梯度磁场的作用和性能指标（1）有效容积（梯度场的均匀容积） 有效容积是指线圈所包容的、其梯度场能有效容积是指线圈所包容的、其梯度场能够满足一定线性要求的空间区域。够满足一定线性要求的空间区域。（2）梯度场的线性 梯度场的线性是衡量梯度场平稳度的指梯度场的线性是衡量梯度场平稳度的指标。线性越好，表明梯度场越精确，图像的标。线性越好，表明梯度场越精确，图像的质量就越好。质量就

35、越好。（3 3）梯度场的强度）梯度场的强度 梯度场强度是指梯度场强度是指梯度场能够达到的最大梯度场能够达到的最大值值。与主磁场相比梯度磁场是相当微弱的。与主磁场相比梯度磁场是相当微弱的。梯度场强度大，磁场梯度就可以更大些，可梯度场强度大，磁场梯度就可以更大些，可进行超薄层面的扫描。进行超薄层面的扫描。（4 4）梯度场变化率和梯度上升时间）梯度场变化率和梯度上升时间 梯度场变化率是指梯度场变化率是指单位时间内梯度场变单位时间内梯度场变化的程度化的程度，即最大梯度与上升时间的比率，即最大梯度与上升时间的比率，亦称梯度切换率。梯度上升时间是指梯度场亦称梯度切换率。梯度上升时间是指梯度场达到某一预定值

36、所需的时间。梯度上升性能达到某一预定值所需的时间。梯度上升性能的提高，可开发更快速的成像序列的提高，可开发更快速的成像序列. .（5）梯度场工作周期 梯度场工作周期是指在一个成像周期的时间内梯度场工作时间所占的百分数。成像周期是指MRI设备采集一次数据所需的时间，即一个脉冲序列执行一遍所需的时间。梯度场工作周期与成像层数有关，成像层数越多，梯度场的工作周期百分数越高。二、梯度磁场的产生由中央处理单元中的时序控制器（pPSC）给出18位串行信号，经梯度控制器进行D/A转换、涡流补偿、阻抗匹配送出3组直流信号加到X向、Y向、Z向三个独立的放大器上，经增益放大后直接输送到对应的X向、Y向、Z向三个梯

37、度线圈上。 B0B0超导磁体系统梯度放大器电路板安装在控制柜中。梯度放大器是功率放大器，要求输出功率大、开关时间短、响应快、输出电流精确。大功率的输出要求：输出电流大（决定梯度磁场强度）、输出电压高（决定梯度磁场切换率）。为了使3个梯度线圈的工作互不影响，配备了3个独立的梯度放大器，在CCC的控制下，分别独立工作，输出所需的电流。 射频场系统包括射频脉冲发射系统和射频信号接收系统两部分。用于建立RF场的RF线圈叫发射线圈。用于检测MR信号的RF线圈叫接收线圈发射线圈射频脉冲射频脉冲9090RFRF的特点：的特点：MxyMxy衰减快，信号难以采集衰减快，信号难以采集，自由感应衰减（，自由感应衰减

38、（FIDFID）MxyMz共振共振180180RFRF的特点：的特点：1 1、MxyMxy重聚焦，信号得以采集，重聚焦，信号得以采集， 2 2、在、在TE/2TE/2激发激发 3 3、MxyMxy的衰减，是由于质子失相位的衰减，是由于质子失相位MxyMz去相位去相位复相位复相位共振共振发射线圈发射线圈用来产生RF磁场，必须让RF功率放大器的输出电压加到线圈的两端，使使发射线圈共振于RF频率，这样线圈流过的电流最大，产生的RF磁场也最大。下图：线圈与电容的谐振电路。线圈L与电容C2并联，当满足共振条件时，即产生谐振，线圈中的电流将是总电流的Q倍。由于发射线圈电阻很小，Q值为几十几百。LC2C1发

39、射线圈的类型：圆形线圈；鞍形线圈；螺线管线圈；低频鸟笼式线圈；高频鸟笼式线圈。高频鸟笼式线圈发射通道：具有形成RF脉冲形状、对脉冲进行衰减控制、功率放大和监视等功能。1、频率合成器：发射部分需要一路中频信号和一路同中频进行混频的信号；接收部分需要用到两路具有90相位差的中频信号，和用于混频的一路RF信号；整个RF部分的控制还要一个公用的时钟信号。这些都有频率合成器来产生。2、发射混频器：它通过两种信号混频，产生RF信号，同时通过门控电路形成RF脉冲波形。3、发射调制器：对RF信号进行幅度调制。4、功率放大器：将RF信号由0.5V，1mW左右，放大到足够大的功率。30w功率分解600w600w功

40、率合成10kw放大器放大器放大器5、发射控制器：控制、协调接受线圈与接收通道接受线圈：用于接收人体所产生的MR信号。可以和发射线圈使用同一线圈，也可独立使用。线圈越接近人体组织接收的信号越强；线圈越小、噪声越小。常用一些专用线圈：头部线圈，关节表面线圈，脊柱相控阵线圈等。接收通道MR信号的感生电流很小，必须经接收通道放大、混频、滤波、检波、A/D转换等一系列处理后才能送到计算机。接收线圈前置放大器混频器中频滤波器相敏检波器低频放大器A/D转换器相敏检波器低频放大器A/D转换器1、前置放大器：位于开端，要求匹配，尤其要低噪。2、混频器与滤波器 混频器： 将信号频谱搬移到中频上。 滤波器：滤除不必要的频率组合，滤噪。3、相敏检波器：从来自中频滤波电路的中频信号中检测出低频MR信号。4、低频放大与低通